教学课件:第5地震效应(地震灾害)
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第一章地震学的研究范围和历史
1、 地震学是一门应用物理学。
2、 911房屋倒塌的主要原因:钢筋受热。
3、 历强震而不倒的古建筑:山西洪洞县广胜寺飞虹塔、应县木塔、赵州桥、天津蓟县独乐寺 观音阁等等;原因:卯、#,以柔克刚。
4、 地震学发展简史:定量研究只有100年左右的时间。
5、 中国国家地震局:1971年成立,1966年河北邢台地震。
第二章地震波
1、 泊松比U :一样品横截面线度变化率/横向线度变化率。
(0,0.5)
金属:(0.25,0.33)
地幔:0.25外核(液
态):0.5其他:
> 杨氏模量E:线应变中,应力与应变
> 体变模量K:液体静压力,应力与应变
>切变模量L* :刚性系数
2、 体波:可在地球内部向任意方向传播
纵波P (Primary Wave):体变,介质膨胀、压缩形成,传播速度快;
VP = 4WP
横波S (Second Wave):切变,剪切力,杀伤力大;SH波(平行与界面的分量),SV波;
Vs=^~P
主要差异:
> P波速度快,V3倍(泊松介质)
> P波和S波的质点振动方向相互垂直
> 一般情况,P波垂直分量较强,S波水平分量较强
> S波低频成分丰富
> 天然地震震源破裂以剪切破裂和错动为主,故S波能量比P波强
> 根据质点有无转动和体积变化,P波:无旋波;s波:无散的等容波
3、 面波:沿地球表面传播,在与界面相垂直的方向上,波动的振幅急剧衰减
> Rayleigh wave:质点运动轨迹为逆进的椭圆,地面振幅最大
> Love wave:横波,介质至少2层,上层vs小
> 地震记录中,一般振幅比体波大
> 面波的能量被捕获在表面才能沿着或近地表传播,在伦敦的圣保罗大教堂“耳
语长廊”或中国天坛回音壁的墙面上捕获的声波就是面波。
其他:
/地球的自由振荡
/ 脉动
4、 一般到序:P波、S波、勒夫面波、瑞利面波、地震尾波 第三章地震波的传播理论
第一章 地震基本知识
1.地震按其成因分为几种类型?按其震源深浅又分为哪几种类型?我国发生的地震大部分是浅源地震。
答:地震按其成因可分为:1.火山地震2.陷落地震3.诱发地震4.构造地震
震源的深浅可分为:1.源地震—震源深度小于60km,85%
2.中源地震—震源深度60~300km,12%
3.深源地震—震源深度大于300km,3%
2.几个概念:震中、震源深度、震中距、震源距
答:1.震中:震源在地面上的投影点 2.震源深度:从震中到震源的垂直距离 3.震中距:建筑物与震中的距离 4.震源距:建筑物与震源的距离
3.什么是地震震级?什么是地震烈度?两者有何关联?
答:1.地震震级:一次地震释放能量大小的度量
2.地震烈度:地震对地表及工程结构影响的强弱程度
3.两者关联:a.地震震级与地震烈度是完全不同的两个概念。
b.从震中往外,烈度逐渐衰减。
c.对于发生频度最高的浅源地震来说,根据我国的地震资料,经验公式估计震中烈度I0与震级M之间的关系:058.05.1IM
5.影响地震烈度大小的因素有哪些?
答:1.震源M 2.传播途径与震中距R 3.场地条件S 4.其它
6.地震波包含了哪几种波?它们的传播特点是什么?对地面运动影响如何?
答:
名称 体波 面波l
纵波p 横波s 瑞利波 乐浦波
传播特点 1.由震源向四周传播的压缩波,又称P波。
2.介质质点的振动方向与波的前近方向—致,质点间的弹性相对位移疏密相同,也称为疏密波。
3.纵波可以在任何介质中传播。
4.纵波引起地面竖向振动。
5.周期较短,振幅较小,波速较快,首先被观测到。
1.由震源向四周传播的剪切波,又称S波。
2.介质质点的振动方向与波的前近方向垂直。
3.横波只能在固体介质中传播。
第四章 地震灾害
4.1、地震概述
一、地震的基本参数
1.地震的定义(掌握)
地下某处岩层突然破裂或因岩层突然塌陷、火山突然喷发等引发的震动,以波的形式传到地表引起地面波动;或地下岩层破裂造成地面形变、错动、开裂,这种地面运动称为地震。
2、地震的几个基本参数(掌握)
震源、震源深度、震中、震中距、等震线:
主震、余震:
某地发生一个较大的地震的时候,在一段时间内,往往会发生一系列的地震,其中最大的一个地震叫做主震,主震之后发生的地震叫余震。
3、震级与烈度的关系(表示地震大小通常有哪两种方法)(掌握)
(1)震级和烈度都是表示地震大小的量,但是两者有很大的不同。
(2)震级是表示地震所释放的能量的大小的, 一个地震只有一个震级。
(3)烈度表示的是地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度,对同一个地震,不同的地区,烈度大小是不一样的。
4、什么是震级?震级与地震释放能量的关系是什么?(熟悉)
(1)地震的震级(magnitude)表示地震所释放的能量的大小,震级大的地震,释放的能量就多。(2)地震释放的地震波能量E与震级M有下列关系(能量E以尔格计):
ME5.18.11log 震级每大一级,地震的能量就大101.531.6倍。
5、地震的矩震级和里氏震级有何不同?(了解)
(1)矩震级是根据地震矩公式计算出来的;里氏震级是根据地震仪记录的地震波幅度进行测定的。(2)对于大多数中等地震,两种震级基本相同;对于特别大的地震,矩震级比里氏震级描述较好。
6、影响烈度的因素(掌握) 影响烈度的因素有很多,主要有地震参数;场地条件;建筑物质量;人口密度、经济发展程度、公民的防灾减灾意识等等
一般来说,震级越大,破坏越大,宏观震中烈度就越大;震中距越小,破坏越大,烈度越高;震源深度越浅,破坏越大,烈度越高,反之亦然。
另外,工程场地条件是软弱场地还是坚硬场地;建筑物的质量是否合格,是否经过抗震施工:是否属于抗震设防城市,人口密度大小、公民的防灾意识强弱都会影响地震烈度大小。
地球是一个近似于球体的椭球体,平均半径约6370km,赤道半径约6378km,两极半径约6357km
地球内部可分为三大部分:地壳、地幔和地核
地震按其成因划分为四类:1.火山地震:由于火山爆发而引起的地震2.陷落地震:由于地表或者地下岩层突然发生大规模陷落和崩塌而造成的地震3.诱发地震:由于人工爆破,矿山开采及工程活动引发的地震4.构造地震:由于地球内部岩层的构造变动引起的地震(约占地震发生的90%)——是结构抗震的主要研究对象
地球内部断层错动并引起周围介质振动的部位为震源;震源正上方的地面位置为震中;地面某处至震中的水平距离为震中距.
地震波(体波和面波)纵波(引起地面垂直振动)横波(引起地面水平振动)(面波)既产生上下颠簸又产生左右摇晃
1.体 波:可分为纵波、横波两种形式
(a)纵 波:是由震源向外传递的压缩波,一般周期较
短、振幅较小,常引起上下颠簸运动;
(b)横 波:是由震源向外传递的剪切波,一般周期较
长、振幅较大,常引起水平方向运动.
2.面 波:可分为瑞雷波、乐夫波两种形式
(a)瑞雷波:在其传播时,质点在波的前进方向与地表
法向组成的平面内做逆向的椭圆运动;
(b)乐夫波:在其传播时,质点在波的前进方向垂直的
水平方向运动,在地面上做蛇形运动
(地震动的三要素)一、最大振幅——描写地震地面运动强烈程度的最直观的参数,在抗震设计中对结构进行时程反应分析时,往往要给出输入的最大加速度峰值。
二、频谱特性——对时域的地震加速度波形变换到频率域,就可得到波形的频谱特性,频谱特性可以用功率谱、反应谱和傅里叶谱来表示.揭示地震动的周期分布特征
三、持续时间——结构物从开裂到倒塌,往往要经历几次、几十次甚至几百次的反复振动过程,即使结构最大变形反应没有达到静力破坏时的最大变形,但结构可能由于长时间的振动和反复变形而发生倒塌破坏。